AZO透明導電薄膜的微結構及其光電特性研究.pdf

1、本文選用射頻磁控濺射（RF Sputtering）方法制備了摻鋁氧化鋅(AZO)透明導電薄膜，探索不同的濺射鍍膜工藝對AZO透明導電薄膜光電特性的影響。用溶膠-凝膠(Sol-gel)法和RF Sputtering方法制備了ZnO薄膜，探究了不同的膜層數(shù)、襯底溫度對ZnO薄膜光電特性的影響。用射頻磁控濺射法制備了p-Si-n-ZnO異質結，測試了該異質結的光電特性，并討論了AZO對Ag/AZO/n-Si-p-Si/Ag太陽能電池光電特性的

2、影響。實驗主要結果如下:
　　 (1)對以Sol-gel法在P(100)硅片上制備的不同膜層數(shù)TK系列ZnO薄膜，隨著膜層的增加，薄膜C軸擇優(yōu)取向性增強，超過0.8μm時，C軸擇優(yōu)取向降低。隨著膜層增加，薄膜顆粒度增大，電阻率增加。PL光致發(fā)光譜表明，ZnO薄膜呈現(xiàn)紫外發(fā)射峰和藍綠深能級發(fā)射帶。
　　 (2)對以RFSputtering法制備的不同玻璃襯底溫度TG系列ZnO薄膜，隨著基片溫度的增加，ZnO薄膜C軸擇優(yōu)取向

3、性先增強后減弱。當基片溫度為150℃時，ZnO薄膜C軸擇優(yōu)取向性最好。實驗得到不同溫度下TG系列ZnO薄膜禁帶寬度分別為3.275eV(100℃)，3.287eV(150℃)，3.240eV(250℃)，在可見光區(qū)平均透過率達到80％以上。
　　 (3)場發(fā)射掃描電鏡(FE-SEM)圖片顯示，ZnO和AZO薄膜表面顆粒均勻，薄膜生長質量較好。
　　 (4)含有少量Al3+的ZnO薄膜（即AZO薄膜）是透明的，但是隨著Al

4、3+含量的增加，薄膜片逐漸變黑，薄膜在可見光區(qū)透過率降低。AZO薄膜的禁帶比ZnO薄膜的寬，且其電阻率也明顯降低。
　　 (5)對以RF Sputtering法在不同濺射功率下制備的AZP系列AZO薄膜，隨著濺射功率P的增大，AZO薄膜的C軸擇優(yōu)取向性越好。隨著功率的增大，AZO薄膜晶粒變大，禁帶變窄，載流子濃度升高，電阻率降低。但當P=125W時，AZO薄膜的禁帶變寬，載流子濃度下降，電阻率增大。AZO薄膜在可見光區(qū)的平均透過

5、率高于89％。實驗測得不同濺射功率下制備的AZO薄膜禁帶寬度分別為:4.00eV(25W)，3.975eV(50W)，3.960eV(75W)，3.925eV(95W)，4.050eV(125W)。
　　 (6)對以RF Sputtering法在不同玻璃襯底溫度下制備的AZT系列AZO薄膜:隨著溫度T的增長，薄膜(002)面衍射峰升高，電阻率先降低后升高。當T≥200℃時，電阻率增大，可見區(qū)透過率降低。
　　 (7)以R

6、F Sputtering法制備了p-Si-n-ZnO異質結，Si基上的ZnO薄膜呈(002)面高度擇優(yōu)取向。ZnO薄膜PL譜顯示:Si-ZnO薄膜在380nm(2.70eV)處有很強紫外發(fā)射峰，在550nm開始有一個大跨度的發(fā)射帶。通過測量Al/p-Si-n-ZnO/Ag異質結太陽能電池的I-V曲線，獲得太陽能電池的開路電壓Voc為0.56V，短路電流為28.1mA/cm2，填充因子為30.4％，轉換效率為4.76％。
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